鄭業(yè)雙 吳偉偉 青島科技大學(xué)

基于PLC和觸摸屏的智能電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

鄭業(yè)雙 吳偉偉 青島科技大學(xué)

針對實訓(xùn)室存在的用電浪費和用電安全問題，設(shè)計了一套基于PLC和觸摸屏的智能電源控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對實訓(xùn)室電源實時監(jiān)控，經(jīng)過實踐運行，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，達(dá)到安全用電和節(jié)能要求。

電源監(jiān)控 PLC 智能

目前學(xué)校一體化實訓(xùn)室設(shè)備比較多，當(dāng)教室內(nèi)電氣設(shè)備無人時運轉(zhuǎn)，浪費現(xiàn)象比較嚴(yán)重，用電安全存在隱患，為此開發(fā)了基于PLC的集監(jiān)控、節(jié)電、用電安全一體的電源控制系統(tǒng)。

1 智能電控系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)組成

本電源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)功能有：①分時段智能化監(jiān)控實訓(xùn)室，嚴(yán)格按照學(xué)院規(guī)定的作息時間送電、斷電，通過數(shù)據(jù)分析，得出各實訓(xùn)室用電量的情況及變化趨勢。②系統(tǒng)可以實現(xiàn)故障報警、過載斷電、異常斷電等功能。

1.1 智能電控控制系統(tǒng)組成

本設(shè)計利用三菱PLC以編程的方式實現(xiàn)時鐘脈沖，采用計數(shù)指令，定時制定可切換白天和晚上兩種模式，利用觸摸屏實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。利用蜂鳴器來實現(xiàn)報警，控制對象為實訓(xùn)室每層的配電箱總控制開關(guān)、應(yīng)急燈、插座、燈管、風(fēng)扇、樓道燈。

存在問題：本設(shè)計采用的DL-CT08CL7電表專用電流互感器（2000/1）主要用于零序/漏電/剩余電量檢測與監(jiān)控。將電流互感器直接接到PLC上，并沒有模擬量輸入。

方法一：電流互感器后接整流橋電路，然后接到模擬量輸入端。擴展：整流橋后串聯(lián)一個直流電流表，負(fù)載一次側(cè)串聯(lián)一個電壓表。

方法二：5V電源、直流電流表、300歐姆電阻、10K電位器串聯(lián)后串到模擬量輸入兩端。電流互感器測出電流后要加個電流變送器。

2 智能電控系統(tǒng)軟件設(shè)計

智能電控系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括了2個部分:觸摸屏組態(tài)軟件設(shè)計和PLC控制程序設(shè)計。其中組態(tài)軟件設(shè)計主要設(shè)計觸摸屏的操作畫面，便于實現(xiàn)人機交互。而PLC控制程序主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、顯示、跟蹤、報警。

2.1 上位機設(shè)計

上位機采用昆侖通泰觸摸屏，觸摸屏型號Tk6050，屏幕由主界面、實時趨勢、歷史數(shù)據(jù)、歷史曲線、參數(shù)設(shè)置幾部分組成。

2.2 下位機設(shè)計

綜合考慮以下幾個因素：系統(tǒng)需要的功能、I/O點數(shù)、程序存儲器的容量以及I/O信號的性質(zhì)、參數(shù)、特性等。下位機采用西門子S7-200PLC，可以實現(xiàn)模擬量的采集及處理功能，并執(zhí)行觸摸屏發(fā)出的命令，PLC程序的編制采用西門子SIMATIC指令系統(tǒng)，使用梯形圖方式，程序編寫完成后，經(jīng)過調(diào)試，下載至CPU模塊中運行。

表1 PLC分配地址表

軟件部分：圖1為部分自動送電程序。D8015為系統(tǒng)小時參數(shù)，D500為小時設(shè)定參數(shù)，當(dāng)D8015=D500時該條指令為真，D8014為系統(tǒng)分鐘參數(shù)，D501為分鐘設(shè)定參數(shù)，當(dāng)D8014=D501時該條指令為真，若系統(tǒng)時間等于設(shè)定時間則線圈M100得電，即執(zhí)行上午定點送電程序。圖2為某教室送電程序。X000為手動隨時送電按鈕，X001為手動隨時斷電按鈕；M100為自動送電按鈕，M102為自動斷電按鈕，定時器T0定時時間到可自動給下一間教室送電。

圖1 自動送電程序

圖2 某教室送電程序

3 結(jié)束語

對系統(tǒng)的擴展：可開發(fā)性強，可以通過增加不同類型傳感器，實現(xiàn)教室設(shè)備使用的智能化，可利用手機遠(yuǎn)程無線遙控控制教室門自動開啟、投影儀自動開啟、當(dāng)人體進入保護區(qū)，可自動報警，實現(xiàn)全智能實訓(xùn)室管理。

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[3]崔堅,李佳.西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊指南[M].機械工業(yè)出版社,2003.

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鄭業(yè)雙（1984-），男，山東禹城人，碩士，高級技師，研究方向：機電一體化、電氣自動化技術(shù)。